ASTRONOMIAASTRONOMIA E’ lo studio dei corpi celesti presenti nell’Universo.E’ lo studio dei corpi celesti presenti nell’Universo. L’Universo è un insieme di galassie e si è formato tra 15 e 20 L’Universo è un insieme di galassie e si è formato tra 15 e 20

miliardi di anni fa mediante una violentissima esplosione (miliardi di anni fa mediante una violentissima esplosione ( Teoria del Big BangTeoria del Big Bang))..

La prova di tale teoria è stata fornita da 2 ricercatori La prova di tale teoria è stata fornita da 2 ricercatori americani (americani (PenziasPenzias e Wilson e Wilson) attraverso la scoperta della ) attraverso la scoperta della “radiazione cosmica di fondo”, residuo dell’enorme energia “radiazione cosmica di fondo”, residuo dell’enorme energia sprigionata dal Big Bang.sprigionata dal Big Bang.

La composizione chimica dell’Universo è la seguente: idrogeno (76%), elio (23%), altri elementi (1%). E’ importante sottolineare che tutta la materia presente nell’Universo proviene dall’esplosione a cui vanno incontro le stelle di grande massa quando arrivano agli ultimi stadi del loro ciclo evolutivo.

BIG BANGBIG BANG

TEORIE SUL FUTURO DELL’UNIVERSOTEORIE SUL FUTURO DELL’UNIVERSO

Teoria dell’Universo in espansione (aperto) secondo la Teoria dell’Universo in espansione (aperto) secondo la quale le galassie continueranno ad allontanarsi e quale le galassie continueranno ad allontanarsi e l’Universo continuerà ad espandersi (l’Universo continuerà ad espandersi (Grande FreddoGrande Freddo).).

Teoria dell’Universo oscillante (chiuso) secondo la quale Teoria dell’Universo oscillante (chiuso) secondo la quale per effetto dell’attrazione gravitazionale le galassie si per effetto dell’attrazione gravitazionale le galassie si avvicineranno fino a diventare una sfera di fuoco avvicineranno fino a diventare una sfera di fuoco primordiale ( primordiale ( Big CrunchBig Crunch).).

LE LE GALASSIEGALASSIE

Sono addensamenti di miliardi di stelle insieme a materia Sono addensamenti di miliardi di stelle insieme a materia interstellare chiamata: nebulosa.interstellare chiamata: nebulosa.

Sono state scoperte nel 1926 da un astronomo americano di Sono state scoperte nel 1926 da un astronomo americano di nome nome Edwin HubbleEdwin Hubble, il quale, eseguendo delle osservazioni, , il quale, eseguendo delle osservazioni, si accorse che esistevano stelle distanti da noi più del si accorse che esistevano stelle distanti da noi più del diametro dell’intera via Lattea.diametro dell’intera via Lattea.

La prima Galassia scoperta è quella di La prima Galassia scoperta è quella di AndromedaAndromeda, mentre , mentre le le NUBI DI MAGELLANONUBI DI MAGELLANO sono le Galassie a noi più vicine. sono le Galassie a noi più vicine.

Hubble ha anche scoperto che le galassie sono in Hubble ha anche scoperto che le galassie sono in allontanamento (Universo in espansione).allontanamento (Universo in espansione).

Legge di Hubble: V = d * Ho (costante di Hubble) ossia la Legge di Hubble: V = d * Ho (costante di Hubble) ossia la velocità di allontanamento delle galassie è direttamente velocità di allontanamento delle galassie è direttamente proporzionale alla loro distanza originaria. proporzionale alla loro distanza originaria.

CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIECLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE(in base alla loro forma)(in base alla loro forma)

EllitticheEllittiche se hanno forma ovoidale e la velocità di rotazione se hanno forma ovoidale e la velocità di rotazione della massa galattica è modesta.della massa galattica è modesta.

A spiraleA spirale se sono formate da un nucleo centrale da cui se sono formate da un nucleo centrale da cui partono delle braccia composte da polveri, gas e stelle e la partono delle braccia composte da polveri, gas e stelle e la velocità di rotazione della massa galattica intorno al nucleo velocità di rotazione della massa galattica intorno al nucleo è molto elevata.è molto elevata.

A spirale barrataA spirale barrata in cui le braccia partono da una specie di in cui le braccia partono da una specie di manubrio che attraversa il nucleo.manubrio che attraversa il nucleo.

IrregolariIrregolari se non hanno una forma ben definita se non hanno una forma ben definita

LA VIA LATTEALA VIA LATTEA

E’ la galassia a cui appartiene il sistema solare e, quindi, la E’ la galassia a cui appartiene il sistema solare e, quindi, la Terra. E’ costituita da circa 100 miliardi di stelle.Terra. E’ costituita da circa 100 miliardi di stelle.

E’ una galassia a spirale con un diametro di circa 100.000 E’ una galassia a spirale con un diametro di circa 100.000 anni luceanni luce, possiede un nucleo centrale, che contiene un buco , possiede un nucleo centrale, che contiene un buco nero (Sagittario A), circondato da un rigonfiamento e da un nero (Sagittario A), circondato da un rigonfiamento e da un disco costituito dai bracci a spirale.disco costituito dai bracci a spirale.

Nel rigonfiamento le stelle, circa 10 miliardi, ruotano intorno Nel rigonfiamento le stelle, circa 10 miliardi, ruotano intorno al nucleo alla velocità di 100 Km/s, mentre le stelle presenti al nucleo alla velocità di 100 Km/s, mentre le stelle presenti nel disco ruotano alla velocità di 200 – 250 Km/s, velocità alla nel disco ruotano alla velocità di 200 – 250 Km/s, velocità alla quale ruota anche il Sole impiegando 230 milioni di anni quale ruota anche il Sole impiegando 230 milioni di anni ((ANNO COSMICOANNO COSMICO) per compiere un giro completo.) per compiere un giro completo.

Il Sistema Solare è situato su uno dei bracci del disco Il Sistema Solare è situato su uno dei bracci del disco ((braccio di Orionebraccio di Orione) alla distanza di circa 30.000 anni luce dal ) alla distanza di circa 30.000 anni luce dal centro.centro.

IMMAGINI DELLA VIA LATTEAIMMAGINI DELLA VIA LATTEA

UNITA’ DI MISURA DI DISTANZA IN UNITA’ DI MISURA DI DISTANZA IN ASTRONOMIAASTRONOMIA

U.A. ( unità astronomica)U.A. ( unità astronomica) rappresenta la distanza media rappresenta la distanza media Terra – Sole (150 milioni di Km): questa unità viene Terra – Sole (150 milioni di Km): questa unità viene utilizzata soprattutto per le distanze tra i corpi celesti del utilizzata soprattutto per le distanze tra i corpi celesti del Sistema Solare.Sistema Solare.

Anno luce Anno luce ( a. l.): è la distanza percorsa dalla luce nel ( a. l.): è la distanza percorsa dalla luce nel vuota in un anno. Sapendo che la luce percorre 300.000 vuota in un anno. Sapendo che la luce percorre 300.000 Km/s, moltiplicando tale valore per tutti i minuti presenti in Km/s, moltiplicando tale valore per tutti i minuti presenti in un anno, un anno luce corrisponde a circa 10.000 miliardi un anno, un anno luce corrisponde a circa 10.000 miliardi di Km.di Km.

ParsecParsec corrisponde a 3,26 anni luce ed a 206.000 U.A.: corrisponde a 3,26 anni luce ed a 206.000 U.A.: questa unità di misura viene usata per le distanze delle questa unità di misura viene usata per le distanze delle stelle.stelle.

AMMASSI GALATTICIAMMASSI GALATTICI

La maggior parte delle Galassie sono La maggior parte delle Galassie sono raggruppate in ammassi tenuti insieme dalla raggruppate in ammassi tenuti insieme dalla forza di attrazione gravitazionale. La via forza di attrazione gravitazionale. La via Lattea appartiene al Lattea appartiene al GRUPPO LOCALEGRUPPO LOCALE insieme ad altre 18 galassie. E’ una galassia insieme ad altre 18 galassie. E’ una galassia di di SeyfertSeyfert perché il suo nucleo contiene un perché il suo nucleo contiene un buco nero.buco nero.

LE NEBULOSELE NEBULOSE

Rappresentano la materia interstellare presente all’interno Rappresentano la materia interstellare presente all’interno delle galassie.delle galassie.

Sono formate da gas (soprattutto idrogeno ed elio) e da Sono formate da gas (soprattutto idrogeno ed elio) e da polvere cosmica.polvere cosmica.

Nebulose luminose Nebulose luminose sono quelle che riflettono la luce di stelle sono quelle che riflettono la luce di stelle vicine.vicine.

Nebulose planetarieNebulose planetarie sono quelle che avvolgono una stella. sono quelle che avvolgono una stella. Nebulose oscureNebulose oscure hanno alte temperature, ma sono prive di hanno alte temperature, ma sono prive di

luminosità in quanto si trovano in mezzo alle stelle. Da tali luminosità in quanto si trovano in mezzo alle stelle. Da tali nebulose nascono le nuove stelle. E’ importante sottolineare nebulose nascono le nuove stelle. E’ importante sottolineare come, contrariamente a quanto si potrebbe credere, la come, contrariamente a quanto si potrebbe credere, la materia oscura è molto abbondante nell’Universo, materia oscura è molto abbondante nell’Universo, rappresentando circa i 9/10 di tutta la materia presente.rappresentando circa i 9/10 di tutta la materia presente.

LE STELLE LE STELLE

Sono corpi celesti costituiti da enormi quantità di gas(92% Sono corpi celesti costituiti da enormi quantità di gas(92% idrogeno, 7% elio ed 1% altri elementi chimici), tenuti idrogeno, 7% elio ed 1% altri elementi chimici), tenuti insieme dalla forza gravitazionale. Le stelle emettono insieme dalla forza gravitazionale. Le stelle emettono grandi quantità di energia sotto forma di luce e calore per grandi quantità di energia sotto forma di luce e calore per mezzo di mezzo di reazioni nuclearireazioni nucleari (la fusione). (la fusione).

Durante la Durante la fusione nucleare fusione nucleare 4 nuclei di idrogeno si 4 nuclei di idrogeno si trasformano in un nucleo di elio con la perdita di parti di trasformano in un nucleo di elio con la perdita di parti di massa della stella (difetto di massa) che si trasforma in massa della stella (difetto di massa) che si trasforma in energia secondo l’equazione di Einstein energia secondo l’equazione di Einstein E = m * c E = m * c22 (E = (E = energia, m = massa e c = velocità della luce) ossia quando energia, m = massa e c = velocità della luce) ossia quando la massa scompare si trasforma in energia e viceversa.la massa scompare si trasforma in energia e viceversa.

Le reazioni nucleari richiedono temperature elevatissime Le reazioni nucleari richiedono temperature elevatissime per essere innescate (15 -16 milioni di gradi). Ciò avviene per essere innescate (15 -16 milioni di gradi). Ciò avviene e può avvenire solo nel nucleo delle stelle.e può avvenire solo nel nucleo delle stelle.

PARAMETRI STELLARIPARAMETRI STELLARI(carattestiche che consentono di classificare le (carattestiche che consentono di classificare le

stelle)stelle)

MASSAMASSA: è la quantità di materia presente nelle stelle. Da essa dipendono le : è la quantità di materia presente nelle stelle. Da essa dipendono le dimensioni delle stelle che si dividono in: dimensioni delle stelle che si dividono in: NANENANE (anche 100 volte più piccole (anche 100 volte più piccole del Sole), del Sole), MEDIEMEDIE (grandi quasi quanto il Sole), (grandi quasi quanto il Sole), GIGANTI GIGANTI ( fino a 100 volte più ( fino a 100 volte più grandi del Sole), grandi del Sole), SUPERGIGANTISUPERGIGANTI (oltre 100 volte più grandi del Sole). (oltre 100 volte più grandi del Sole).

DENSITA’DENSITA’: è il rapporto fra massa e volume di una stella. Le stelle piccole : è il rapporto fra massa e volume di una stella. Le stelle piccole hanno densità maggiore perché la massa (ossia la quantità di materia che hanno densità maggiore perché la massa (ossia la quantità di materia che contengono) è maggiore rispetto al volume che occupano. Le stelle grandi, contengono) è maggiore rispetto al volume che occupano. Le stelle grandi, invece, hanno densità minore perché la massa (ossia la quantità di materia che invece, hanno densità minore perché la massa (ossia la quantità di materia che contengono) è inferiore al volume che occupano.contengono) è inferiore al volume che occupano.

MAGNITUDINEMAGNITUDINE: è la luminosità di una stella. Essa aumenta in relazione : è la luminosità di una stella. Essa aumenta in relazione all’aumento della massa della stella ( L = mall’aumento della massa della stella ( L = m33). La magnitudine può essere: ). La magnitudine può essere: APPARENTE se viene valutata senza considerare la distanza di una stella APPARENTE se viene valutata senza considerare la distanza di una stella dalla Terra ed ASSOLUTA se viene valutata considerando che le stelle si dalla Terra ed ASSOLUTA se viene valutata considerando che le stelle si trovano tutte ad una stessa distanza dalla Terra, stabilita convenzionalmente in trovano tutte ad una stessa distanza dalla Terra, stabilita convenzionalmente in 10 parsec (32,6 anni luce).10 parsec (32,6 anni luce).

PARAMETRI STELLARIPARAMETRI STELLARI(Colore e temperatura effettiva delle stelle)(Colore e temperatura effettiva delle stelle)

Stelle rosseStelle rosse Stelle arancione Stelle arancione Stelle gialle Stelle gialle Stelle biancheStelle bianche Stelle azzurreStelle azzurre Stelle bluStelle blu

2.000 – 4.000° C2.000 – 4.000° C 4.000 – 5.000° C4.000 – 5.000° C 5.000 – 7.000° C5.000 – 7.000° C 7.000 – 15.000° C7.000 – 15.000° C 15.000 – 30.000° C15.000 – 30.000° C 30.000 – 35.000° C30.000 – 35.000° C

CICLO EVOLUTIVO STELLARECICLO EVOLUTIVO STELLARE

Anche le stelle, così come accade per tutti gli Anche le stelle, così come accade per tutti gli esseri viventi, hanno un loro esseri viventi, hanno un loro ciclo vitaleciclo vitale: : nascono, si evolvono e poi muoiono in nascono, si evolvono e poi muoiono in relazione alla quantità di combustibile relazione alla quantità di combustibile

nucleare che contengono (idrogeno ed elio). nucleare che contengono (idrogeno ed elio). Dai gas di cui sono fatte nascono altre stelle, Dai gas di cui sono fatte nascono altre stelle,

in un lungo ciclo di materia.in un lungo ciclo di materia.

DEFINIZIONI DI STELLE DEFINIZIONI DI STELLE

NANA BIANCANANA BIANCA: è una stella piccola, ma ancora calda : è una stella piccola, ma ancora calda esternamente ed è formata solo dal nucleo della stella. esternamente ed è formata solo dal nucleo della stella. Quando sarà cessata ogni reazione nucleare diventa una Quando sarà cessata ogni reazione nucleare diventa una NANA NERANANA NERA ossia un oggetto scuro e freddo che vaga ossia un oggetto scuro e freddo che vaga nello spazio.nello spazio.

Stella Stella NOVANOVA rappresenta ciò che rimane di una stella se, in rappresenta ciò che rimane di una stella se, in seguito all’esplosione, in uno degli ultimi stadi del suo ciclo seguito all’esplosione, in uno degli ultimi stadi del suo ciclo evolutivo, viene parzialmente distrutta, mentre prende il evolutivo, viene parzialmente distrutta, mentre prende il nome di nome di SUPERNOVASUPERNOVA se, sempre per gli stessi motivi, se, sempre per gli stessi motivi, viene distrutta completamente.viene distrutta completamente.

SUPERNOVASUPERNOVA

STELLE ALLA FINE DEL CICLO EVOLUTIVOSTELLE ALLA FINE DEL CICLO EVOLUTIVO

PULSAR o stelle a neutroniPULSAR o stelle a neutroni: rappresentano i residui : rappresentano i residui dell’esplosione di una supernova, sono più piccole delle dell’esplosione di una supernova, sono più piccole delle nane bianche, ma, proprio per questo, molto più dense a nane bianche, ma, proprio per questo, molto più dense a causa del collasso gravitazionale in una quantità di materia causa del collasso gravitazionale in una quantità di materia così grande (infatti una piccolissima parte grande quanto così grande (infatti una piccolissima parte grande quanto un bicchiere può pesare quanto un elefante).un bicchiere può pesare quanto un elefante).

Vengono chiamate anche Vengono chiamate anche PULSARPULSAR perché ruotano a perché ruotano a velocità elevatissima per cui l’energia, emessa nello spazio velocità elevatissima per cui l’energia, emessa nello spazio sotto forma di onde radio, raggi X e luce, appare come una sotto forma di onde radio, raggi X e luce, appare come una rapida pulsazione ritmica (come il faro di un porto).rapida pulsazione ritmica (come il faro di un porto).

BUCHI NERIBUCHI NERI

Si formano dopo l’esplosione di una supernova quando la Si formano dopo l’esplosione di una supernova quando la massa iniziale è molto alta. Vengono definiti come regioni massa iniziale è molto alta. Vengono definiti come regioni di spazio – tempo ove la gravità è talmente elevata che di spazio – tempo ove la gravità è talmente elevata che nulla, nemmeno la luce può sfuggire. Si forma quando una nulla, nemmeno la luce può sfuggire. Si forma quando una stella, se troppo massiccia, quando si esauriscono le stella, se troppo massiccia, quando si esauriscono le reazioni termo – nucleari, soggiace al collasso reazioni termo – nucleari, soggiace al collasso gravitazionale.gravitazionale.

I I BUCHI NERIBUCHI NERI non si possono osservare direttamente non si possono osservare direttamente perché non emettono luce, ma se ne possono osservare gli perché non emettono luce, ma se ne possono osservare gli effetti quando, ad esempio, si trovano vicino ad una stella effetti quando, ad esempio, si trovano vicino ad una stella dalla quale aspirano continuamente materiale emettendo dalla quale aspirano continuamente materiale emettendo contemporaneamente raggi X.contemporaneamente raggi X.

IMMAGINI DI UN BUCO NEROIMMAGINI DI UN BUCO NERO

DIAGRAMMA DI DIAGRAMMA DI HERTZSPRUNG - RUSSELHERTZSPRUNG - RUSSEL

Realizzato dalla prof.ssa Romeo M. A. – ITC “A.Majorana” (Acireale) – Anno scolastico 2003 – 2004